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日前，半導(dǎo)體巨頭英特爾宣布將裁員1.2萬人，精簡(jiǎn)掉那些曾在PC時(shí)代為英特爾立下汗馬功勞的員工，并宣布將下一步的發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)向智能設(shè)備的萬物互聯(lián)。這個(gè)重大決定除了喚起人們對(duì)這個(gè)雄霸半導(dǎo)體領(lǐng)域二十多年的巨頭的一絲嘆息以外，更多的是引發(fā)了大家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的期待與展望。因?yàn)樵?a target="_blank">智能手機(jī)增長(zhǎng)乏力的當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)儼然已成為半導(dǎo)體廠商爭(zhēng)先搶占的高地，也必將成為大多數(shù)廠商的下一個(gè)利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。
根據(jù)市場(chǎng)研究公司IDC的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的規(guī)模將從2014年的6558億美元增至1.7萬億美元。屆時(shí)“物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)”（IoT endpoint）的數(shù)量也將從2014年的1030萬個(gè)增至2950萬個(gè)以上。設(shè)備、連接和IT服務(wù)預(yù)計(jì)將構(gòu)成全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的絕大部分，僅設(shè)備就將占到整個(gè)市場(chǎng)總量的31.8%。
尤其是在中國(guó)，隨著移動(dòng)設(shè)備用戶的日漸增多和政府提倡產(chǎn)業(yè)升級(jí)的政策支持，將會(huì)刺激大量新設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其是物聯(lián)網(wǎng)的核心——以當(dāng)前MCU為基礎(chǔ)的下一代運(yùn)算平臺(tái)，勢(shì)必會(huì)迎來一場(chǎng)大機(jī)遇。越來越多的國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)者將目光投向了MCU，國(guó)內(nèi)也誕生了一批MCU初創(chuàng)公司。但這些廠商卻存在同質(zhì)化的現(xiàn)狀，很多廠商在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)算平臺(tái)上沒有獨(dú)特的解決方案。
致象科技CEO方之熙博士
為了更好地給大家剖析物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在運(yùn)算平臺(tái)領(lǐng)域面對(duì)的痛點(diǎn)，解構(gòu)國(guó)產(chǎn)MCU廠商需要面對(duì)的問題，電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪了致象科技CEO方之熙博士，為大家講述物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的“門道”。
物聯(lián)網(wǎng)MCU的“三大挑戰(zhàn)”
方博士指出，當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)面臨三大挑戰(zhàn)。
第一大挑戰(zhàn)就是獨(dú)立的控制設(shè)備需求和當(dāng)前MCU性能不足的矛盾。
“未來的物聯(lián)網(wǎng)控制不能單純依賴于手機(jī)，而是需要獨(dú)立的控制器”，方博士指出。
隨著科技發(fā)展的推進(jìn)，未來的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)越來越多，且會(huì)更開放，這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信不只是局限在前端硬件和后臺(tái)云之間的通信，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下設(shè)備之間的通信會(huì)日益增加，因此在物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)算平臺(tái)層面上在未來應(yīng)該會(huì)有一些統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，來支持這些設(shè)備之間互相通信，方博士甚至認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域未來將會(huì)有一個(gè)類似目前手機(jī)領(lǐng)域的軟件下載平臺(tái)和APP商店，支持不同的設(shè)備控制APP進(jìn)駐，讓消費(fèi)者在智能硬件的控制終端上可以下載相關(guān)的應(yīng)用。
“要使得可以有下載程序的平臺(tái)，就對(duì)MCU的性能有一定的要求，目前市面上的絕大多數(shù)MCU是無法滿足這種需求的”。方博士強(qiáng)調(diào)。
第二大挑戰(zhàn)就是高性能與低功耗的不可兼得。
從上述挑戰(zhàn)我們可以得知，方博士眼里的未來物聯(lián)網(wǎng)將出現(xiàn)一個(gè)類似于Android這類的平臺(tái)，這就要求了更高的控制器性能。但更強(qiáng)的性能帶來的功耗無疑是更大的。然而物聯(lián)網(wǎng)本身的使用場(chǎng)景限制，對(duì)低功耗有著苛刻的需求，這就構(gòu)成了方博士說的第二大挑戰(zhàn)。
“目前的MCU雖然功耗很低，但在他上面跑不了類似安卓的系統(tǒng)，因此就實(shí)現(xiàn)不了前面所說的下載功能，這是MCU廠商需要解決的另一個(gè)問題?！狈讲┦恐赋?。
第三大挑戰(zhàn)，如何平衡芯片價(jià)格和銷量的問題。
根據(jù)方博士的介紹我們可以得知，對(duì)于芯片來說，只有銷量上去了，才能把芯片的價(jià)格做下來，這是必然的定律。英特爾之所以能把高技術(shù)含量的處理器定價(jià)在大多數(shù)人可接受的范圍，原因就在于英特爾每天處理器出貨量高達(dá)100萬片。方博士強(qiáng)調(diào)。
“對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)芯片而言，銷量也是降低相關(guān)芯片價(jià)格的關(guān)鍵原因”，方博士表示。
但在種類繁多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域，諸如無人機(jī)、智能家居、機(jī)器人等不同產(chǎn)品對(duì)MCU的性能和參數(shù)也有不同的需求，各自市場(chǎng)出貨量也沒有足夠龐大，但總量極大，這無疑給芯片價(jià)格的下探制造了一個(gè)天然的壁壘。
“致象科技的創(chuàng)立就是為了解決以上問題的”，方博士對(duì)電子發(fā)燒友網(wǎng)記者說。
國(guó)內(nèi)首款 ARM Cortex M4F芯片填補(bǔ)空白
“致象科技最近推出了國(guó)內(nèi)首款基于ARM Cortex M4F內(nèi)核開發(fā)的第一代Marco Polo系列MCU-TG401，這是致象科技為了解決目前物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備領(lǐng)域現(xiàn)存的問題而推出的，但這并不是致象科技的產(chǎn)品常態(tài)，跟未來的產(chǎn)品比起來，這只不過是一個(gè)相當(dāng)初級(jí)的產(chǎn)品”。在問到致象科技產(chǎn)品布局的時(shí)候，方博士作出了以上的回答。
方博士回答里所指的產(chǎn)品主要是指對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算有很高要求的智能硬件，如智能家居和四軸飛行器等。
行業(yè)內(nèi)的人都知道，小型四軸飛行器等玩具的飛控系統(tǒng)對(duì)芯片的運(yùn)算能力有很高的要求，尤其是在飛行器升降的瞬間，對(duì)MCU的浮點(diǎn)運(yùn)算能力的要求更是嚴(yán)苛。而近年來小型四軸飛行器的發(fā)展迅猛，讓這類芯片的需求猛增，ARM Cortex M4F由于具備浮點(diǎn)運(yùn)算單元，在飛控等領(lǐng)域具有先天的優(yōu)勢(shì)，也受到了國(guó)外的飛思卡爾和Marvell等的熱捧，但國(guó)內(nèi)目前還沒有這類型的芯片。致象科技的TG 401就填補(bǔ)了這個(gè)空白，方博士表示。
基于ARM Cortex M4F開發(fā)的TG401除了有專用浮點(diǎn)運(yùn)算單元外，還提供了完整的DSP指令集，其主頻最高可達(dá)150MHz，滿足了運(yùn)算需求。另外豐富的外設(shè)、優(yōu)越的功耗管理、高效的調(diào)試、友好的軟件平臺(tái)，為這個(gè)芯片攻城略地添加了籌碼，給需要復(fù)雜傳感器融合算法、音頻解碼和圖像處理的產(chǎn)品帶來了全新的國(guó)產(chǎn)解決方案。
異構(gòu)多核是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“芯”選擇
從上文中我們已經(jīng)得知，物聯(lián)網(wǎng)面臨著不同的挑戰(zhàn)。致象科技也推出了一款新芯片來解決物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備的緊急問題，但對(duì)于整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來說，這么一款芯片并不足夠，還需要更多完善的方案才能進(jìn)一步解決上面提到的問題。
方博士從致象科技的未來產(chǎn)品布局上入手，給我們介紹致象科技眼里的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備“芯”選擇，也就是從系統(tǒng)架構(gòu)和以Silicon based為基礎(chǔ)的SiP封裝上入手解決問題。
首先就是低功耗的系統(tǒng)架構(gòu)。
在前文中方博士提到，芯片的性能和功耗不能兼得是物聯(lián)網(wǎng)MCU的一個(gè)不可調(diào)和的矛盾，而這在致象的”A+M”架構(gòu)下，則可以迎刃而解。
“這里的A就是ARM的Cortex A5，M則是ARM的 Cortex M4F”，方博士接著解析道。
根據(jù)方博士的觀點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，也就是在下載軟件或者在實(shí)現(xiàn)其他大量運(yùn)算功能的情況下才需要啟動(dòng)高性能的處理器，一般情況下的觸屏或者其他控制所需的處理能力并不是很強(qiáng)，低性能、低功耗的處理機(jī)也能夠了，這樣“A+M”的架構(gòu)就能完美解決性能和功耗不可兼得的問題。
這種實(shí)現(xiàn)邏輯和ARM公司推出的Big.little架構(gòu)有異曲同工之妙，但致象科技的小核采用了更適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用的的Cortex M架構(gòu)，更大限度的降低了功耗，符合物聯(lián)網(wǎng)的低功耗需求。
而這些大小核架構(gòu)芯片在實(shí)際使用中，對(duì)兩個(gè)核之間切換的響應(yīng)時(shí)間有很高的要求，致象通過其軟硬件技術(shù)解決了其問題，提高了切換時(shí)的啟動(dòng)效率。這是致象產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，方博士表示。
其次就是以Silicon based為基礎(chǔ)的SiP封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)高靈活性的模塊設(shè)計(jì)。
“物聯(lián)網(wǎng)的一大特點(diǎn)就是碎片化需求特別多，產(chǎn)品形態(tài)也特別多，例如智能家居、無人機(jī)、可穿戴設(shè)備和機(jī)器人等各種產(chǎn)品層出不窮，對(duì)芯片的性能需求也不盡相同。如果針對(duì)不同的領(lǐng)域單獨(dú)開發(fā)芯片，就會(huì)對(duì)成本造成很大的壓力，因此致象科技的做法是使用Silicon Based SiP封裝，滿足多樣化的需求”，方博士說。
所謂的Silicon based SiP就是System in Package在一個(gè)芯片基板上（系統(tǒng)級(jí)封裝、系統(tǒng)構(gòu)裝）的縮寫，這是一種基于芯片為基板去取代印刷電路板為基板的全新封裝技術(shù)，也就是在一個(gè)IC基板上，植入多個(gè)裸片芯片，加上被動(dòng)元件、電容、電阻、連接器、天線…等在這個(gè)芯片基板上的封裝，這就可以稱作Silicon Based SiP。
簡(jiǎn)單來說就是在一個(gè)芯片基板上不僅可以安裝多個(gè)裸片，還可以將包含上述不同類型的器件和電路疊加在一起，構(gòu)建成更為復(fù)雜的、完整的系統(tǒng)。這樣不但可以降低多個(gè)裸片在PCB上的面積，進(jìn)而降低功耗，還能滿足物聯(lián)網(wǎng)可靠性的芯片需求。
方博士透露致象科技正在和國(guó)外的公司在封裝技術(shù)上合作。如果說有什么能阻礙這個(gè)封裝技術(shù)發(fā)展的話，那就是目前的價(jià)格相對(duì)比較貴，但隨著技術(shù)的推進(jìn)，價(jià)格必然會(huì)降下來。
方博士認(rèn)為這種Silicon based SiP封裝還能給致象科技的產(chǎn)品在應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化上提供了很強(qiáng)的靈活性。在他看來，未來的物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)或許不會(huì)僅僅是當(dāng)前流行的Zigbee、WIFI或者BLE，而目前的芯片業(yè)者喜歡采用“MCU+無線”的方式為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供簡(jiǎn)易的解決方案，在面對(duì)變化時(shí)，反應(yīng)或許不夠及時(shí)。而致象科技規(guī)劃的Silicon based SiP封裝則能解決這類問題。
通過這些方式，致象科技完美解決了開篇提到的三大問題。
后記
在問到對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展有什么看法的時(shí)候，方博士指出，雖然目前的物聯(lián)網(wǎng)聲勢(shì)很浩大，也有很多的原廠和開發(fā)者參與其中，但就目前而言，產(chǎn)品和前景還不明朗。但和其他產(chǎn)品的發(fā)展軌跡一樣，如果要看到產(chǎn)品爆發(fā)才切入，那么就遲了，這也是致象從成立起一直在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)算平臺(tái)領(lǐng)域孜孜不倦投入的原因，這所有一切都來源于他們深厚的技術(shù)積累。
本文受訪者方之熙博士，曾任Intel副總裁、中國(guó)研究院院長(zhǎng)，1984年從內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校獲得博士學(xué)位，并在伊利諾斯大學(xué)香檳分校完成了博士后研究工作。在微處理機(jī)領(lǐng)域有超過30年的經(jīng)驗(yàn)積累，擁有大約40項(xiàng)全球?qū)＠?。Intel第一款物聯(lián)網(wǎng)芯片樣片Edison就是在其領(lǐng)導(dǎo)下推出的。其他成員也來自如Intel、Qualcomm等全球頂尖的芯片設(shè)計(jì)廠商，強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)是致象科技產(chǎn)品強(qiáng)大技術(shù)后盾的保證。
只要有了更多類似致象科技這樣的團(tuán)隊(duì)，中國(guó)半導(dǎo)體領(lǐng)域才會(huì)發(fā)展壯大，中國(guó)乃至全球的物聯(lián)網(wǎng)普及才會(huì)如約而至，讓我們期待這一天的到來。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論